Аксиальный насос: Аксиально-поршневой насос и радиально поршневой насос – Принцип действия аксиально поршневого насоса

Содержание

Аксиально-поршневой насос и радиально поршневой насос

Содержание

Аксиально поршневой насос, в котором механический тип энергии преобразуется в энергию давления, относится к гидравлическим устройствам. Это один из самых распространенных видов объемного оборудования, которое нашло широкое применение в различных сферах.

Производители предлагают несколько типов объемного оборудования, но все они функционируют по одному принципу – вытесняют жидкость из рабочего цилиндра создаваемым давлением.

По конструктивному исполнению объемные гидромашины подразделяются на аксиально и радиально поршневые или плунжерные (в зависимости от конструкции рабочего органа) агрегаты.

Такие агрегаты устанавливают в экскаваторах и самосвалах, а также в мультилифтовых подъемниках и машинах, предназначенных для вывоза бытовых отходов и мусора. Аксиально поршневый насос дает возможность быстро и надежно управлять автомобильной платформой с контейнером и другими подобными процессами.

Более того, в случае если гидромашина совершается обратное действие, то есть преобразует энергию потока жидкости в механическую, то такое оборудование принято относить к гидромоторам.

Разновидности и типы насосов

По тому, какой вид вытесняющего элемента используется в оборудовании, происходит основная классификация объемных насосных устройств.

Гидромашины объемного типа подразделяются по конструкции рабочего элемента на:
указатель  поршневые;
указатель  плунжерные.

Конструктивно поршень – это цилиндр, который уплотняется в рабочем цилиндре кольцами. В отличии от поршня плунжер – это цилиндр, длина которого больше диаметра. Плунжер работает в уплотняющем сальнике не соприкасаясь со стенками цилиндра.

Если можно контролировать и менять рабочий объем камеры – это поршневые насосы регулируемые, которые востребованы для организации работы гидроприводов и нерегулируемые.

По принципу работы подразделяются на:
— гидравлические насосы радиально поршневые или плунжерные – в случае когда ось вращения вала перпендикулярна осям рабочих органов или составляет с ними угол более 45°;
— гидравлические насосы аксиально поршневые или плунжерные – в случае когда ось вращения вала параллельна осям рабочих органов или составляет с ними угол менее 45°.

В свою очередь выделяют такие типы аксиально поршневых насосов как:
указатель  агрегаты с шайбой, установленной под определнным углом;
указатель  гидромашины с блоком цилиндров наклонного типа.

Радиально поршневой насос подразделяется на:
указатель

  агрегаты с эксцентричным ротором;
указатель  машины с эксцентричным валом.

Устройство и работа

Аксиально поршневой насос, устройство которого имеет много модификаций, является одним из самых распространенных механизмов, применяемых в гидроприводах. Такие насосы отличаются большим разнообразием конструкций, минимальными габаритными размерами и весом, а также отличаются высоким коэффициентом полезного действия.

Схема аксиально поршневого насоса представлена на рисунке рядом.

Основными элементами гидравлического оборудования такого типа являются следующие узлы:
указатель  1 — основной приводной вал;
указатель

  2 — шток;
указатель  3 — поршень, входящий в цилиндровый блок;
указатель  4 — цилиндр;
указатель  5 — вращающийся цилиндровый блок;
указатель  6 — неподвижный распределительный диск;
указатель  7 — отверстия диска;
указатель  8 — дуговые окна.

Аксиально поршневой насос и принцип его работы основывается на вращении вала, который передает свое движение на блок цилиндров через поступательно-возвратные движения поршней. Такое вращение называется аксиальным, что дало основное название для насосов подобного типа.

Благодаря специальным соединительным патрубкам и поступательным движениям поршней, жидкость в камере насоса всасывается под давлением, а затем выталкивается. Такой процесс происходит попеременно и регулярно через распределительный механизм, оснащенный специальными окошками.

Цилиндрический блок и механизм распределения тесно прижаты друг к другу, а между окнами размещены прокладки для уплотнения. Подобное решение необходимо для того, чтобы аксиально плунжерный насос работал безупречно, а также во избежание непредвиденных проблем с гидравлическим оборудованием.

Производители выпускают аксиальный гидронасос в двух конструктивных исполнениях:
указатель  с наклонным диском, шайбой
указатель  наклонным блоком специальных цилиндров.

Аксиально поршневой насос с наклонным блоком основан на вращении вала и его взаимодействии с блоком цилиндров. В распределителе имеются два желобка: один для всасывания жидкости, а другой для ее нагнетания. Цилиндр перемещается постепенно и поочередно нагнетает и вытесняет поступающую жидкость.

Для безопасности и надежной работы, такие системы оснащают специальными дренажными конструкциями, которые предотвращают недопустимую величину давления, непосредственно в самом корпусе.

Принцип работы, на котором основан аксиально поршневой насос с наклонной шайбой, состоит на том, что цилиндрический диск или шайба изменяют угол наклона, что способствует перемещению поршня и уменьшению или увеличению объема рабочей камеры.

Конструкция, в которой применяется наклонная шайба, это насос аксиально поршневой регулируемый. В качестве регулятора используется рабочая поверхность такой шайбы, при помощи которой можно влиять на угол наклона и на давление перекачиваемого жидкого раствора, воды и другой смеси.

Такой вид гидронасоса может использоваться, как реверсивное оборудование для подачи воды и применяется в таких сферах, где предполагается высокая и средняя степень нагрузки.

Модель, в которой наклонная шайба отсутствует, это насос аксиально поршневой нерегулируемый.

Радиально-поршневой насос

В гидроустановках, где предусмотрена работа с высоким давлением, используют радиально поршневой насос, который нередко обозначается как роторно поршневой насос.

Радиально плунжерный насос разделяют на устройства двух видов:
указатель  насосы с эксцентрическим валом;
указатель  устройства с эксцентрическим ротором.

Система с эксцентрическим валом оснащена поршнями, которые находятся в статоре. В таком гидронасосе оба вала совпадают. Смещение происходит за счет специального «кулачка», расположенного на основном вращающемся вале.

Насос оснащен клапаном, распределяющим поступающую жидкость. Клапаны поочередно открываются и закрываются в процессе уменьшения рабочей камеры. Затем происходит обратный процесс.

Роторно поршневой насос с эксцентрическим ротором отличается тем, что располагает несколькими поршнями, которые могут размещаться в несколько рядов. Ось ротора смещена от центра на определенную величину. Между двумя системами забора жидкости и нагнетания давления стоит особая перемычка.

Принцип работы подобного устройства основан на двух фазах:
указатель  этап всасывания;
указатель  этап нагнетания.

При всасывании выдвигается поршень, увеличивая объем камеры и закрывая клапан нагнетания. Одновременно другой клапан, ответственный за поступление жидкости, открывается и дает доступ к ее забору. Движение поршня производится по круговой системе, достигая самой максимальной его точки.

Во время второй фазы поршень открывает окно для нагнетания давления. Другой клапан закрывается и объем камеры уменьшается, что приводит к повышению давления и вытеснению находящейся жидкости. Поршень поочередно переключается с фазы нагнетания на фазу всасывания.

Достоинством таких систем является высокий коэффициент полезного действия, возможность получения показателей высокого давления, максимальная энергия, а также возможность регулировки рабочих показателей.

Роторно поршневой насос отличается большими габаритами, сложностью устройства и относительно небольшой степенью надежности. Для качественной эксплуатации оборудования подобного типа необходимо использовать рабочую жидкость, прошедшую тщательную фильтрацию и очистку.

Узлы и детали для поршневого насоса роторного типа требуют особой обработки, что существенно влияет на окончательную стоимость всей системы. Во время подачи жидкости в камеру роторного насоса, наблюдается высокая пульсация.

Технические характеристики насоса

Аксиально поршневой насос может работать при максимально высоких параметрах давления и развивает большую частоту вращения:
указатель  от 500 до 4000 оборотов в минуту для аксиально поршневых насосов;
указатель  до 1500 оборотов в минуту для радиально поршневых насосов.

Аксиально поршневой насос, давление которого может регулироваться, отличается высокими рабочими показателями. Такой агрегат способен создавать давление до 70 МПа, в то время как радиальные агрегаты обеспечивают около 35 – 40 МПа

Для качественного представления характеристик оборудования используются понятия рабочего объема и подачи.

Для гидромашин этого типа подача равна произведению вытесненного за один ход объема жидкости умноженного на число рабочих ходов в единицу времени.

Рабочий объем в свою очередь – это произведение площади сечения поршня на длину его хода.

Условия эксплуатации поршневых насосов и область применения

Аксиально поршневой насос, характеристики которого отличаются от роторно поршневых устройств, являются более продуктивными, надежными и востребованными.

Надежная и гарантированная эксплуатация поршневых насосов требует соблюдения некоторых условий:
указатель  в начале трубопровода желательно установить очищающий фильтр;
указатель  на напорном трубопроводе насоса устанавливается задвижка;

указатель  все соединения должны быть надежно закрепленными и герметичными;
указатель  параметры давления постоянно контролируются специальными приборами.

Плунжерный насос высокого давления для воды широко применяется в областях где необходимо создавать высокое давление при сравнительно невысоком расходе, например, в строительстве, химической, пищевой и нефтяной промышленности, в металлургии, машиностроении и в энергетике, а также для очистки воды и мойки автомобилей.

Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневые насосы

Аксиально-поршневые насосы – это разновидность роторно-поршневых гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси).Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис.1.

рис.1

Насосы данного типа являются самыми распространёнными в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД.Насосы этого типа способны даватьдавление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).

Все аксиально поршневые насосы можно разделить на 2 типа:

Снаклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)
С наклоннымдиском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала)
На рис.2  показана конструктивная схема аксиально поршневого насоса с наклонным блоком. При вращении вала насоса, вращается шарнирно соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. вид А рис.2) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее Цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется. Система распределения используемая в данной конструкции насоса называется золотниковой.

рис.2

Утечки из цилиндров во время нагнетания скапливаются в корпусе насоса. Чтобы не допустить роста давления в корпусе, на насосах данной конструкции имеется линия дренажа. Если ее заглушить, то это приведет к выходу из строя манжеты вала и нарушению герметичности насоса, а в некоторых случаях – к разрушению корпуса насоса.

На рис.3 показана конструкция насоса с наклонным диском.

рис.3

Принцип работы насоса с наклонным диском аналогичен работе насоса с наклонным блоком. Насос данной конструкции так-же имеет золотниковое распределение. Отличие конструкций состоит в соосности осей вала и блока цилиндров.

Рабочий объем аксиально-поршневых насосов можно рассчитать из следующего выражения:

где z – число поршней

dп – диаметр поршня

Dц– диаметр расположения цилиндров

γ – угол наклона диска(блока)

Для насосов конструкций рис. 2,3 возможны исполнения с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).

Для аксиально-поршневых насосов необходим механизм синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров. Существует четыре основных способа такой синхронизации:

Синхронизация одинарным (силовым) карданом
Синхронизация двойным (несиловым) карданом
Синхронизация шатунами поршней (бескарданная схема)
Синхронизация коническим зубчатым зацеплением.
Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком представлен на рис.4. В данной конструкции синхронизация вращения вала и блока цилиндров осуществлена посредством конической зубчатой передачи.

Регулируемый аксиально-поршневой насос с наклонным диском представлен на рис.5.

рис.4

рис.5


Рассмотрим еще одну довольно распространённую конструкцию насоса с наклонным диском. Это конструкция аксиально-плунжерного насоса с неподвижным блоком, клапанным распределением и приводом плунжеровкулачкового типа (вращающейся наклонной шайбой). По ГОСТ 17398-72 этот тип насоса классифицируется как аксиально-кулачковый. Схема такого насоса показана на рис.6.

рис.6

Эта конструкция имеет принципиальные отличия от конструкции изображенной на рис.3. Насос на рис.6 в отличие от предыдущей конструкции на рис. 3 имеет неподвижный блок цилиндров, совмещенный с корпусом, наклонный диск объединенный с валом и клапанное распределение рабочей жидкости. Ход плунжера определяется вращением наклонного диска. Система распределения работает следующим образом: выдвигаясь из цилиндра поршень создает в камере разряжение и через клапан всасывания камера наполняется жидкостью из полости корпуса, объединенной со всасыванием. При вхождении в цилиндр клапан всасывания находится в закрытом состоянии, происходит вытеснение рабочей жидкости из рабочей камеры через клапан нагнетания в линию нагнетания.

Некоторые конструкции аксиально-кулачковых насосов могут работать на давлениях до 70МПа.

Примечательным является факт отсутствия в данной конструкции линии дренажа так как всасывание осуществляется непосредственно из корпуса насоса. При этом в корпусе насоса абсолютное давления ниже атмосферного. По этой причине в данной конструкции повышенные требования предъявляются к уплотнению вала, при выходе из строя которого насос подсасывает воздух и подает гидросистему смесь воздуха и рабочей жидкости. Такой «воздушный коктейль» приводит к вибрациям в гидросистеме и выходу из строя ее элементов, включая насос.

Рабочий объем рассчитывается по той-же зависимости что и для описанных выше конструкций аксиально-поршневых насосов. Следует отметить что насос данной конструкции не имеет исполнения с регулируемым рабочим объемом.

Фотография насоса сконструктивным вырезом показана на рис. 7.

рис.7


Достоинства
простота конструкции.
Работа на давлениях до 70МПа.
Высокий КПД.
Частоты вращения до 4000 об/мин
Высокая удельная мощность.

Недостатки
Высокая пульсация давления
Высокая стоимость по сравнению с другими типами гидронасосов.

Спасибо за заявку!

принцип работы гидромотора, критерии выбора радиально-поршневого устройства

Аксиально-поршневой насос отличается надежностью и длительным сроком службы

Гидронасосы сегодня нашли широкое применение в самых различных отраслях: от домашнего хозяйства до машиностроения. Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам они используются для обеспечения водоснабжения частных и многоквартирных домов, подачи топлива в оборудовании на предприятиях промышленности и космических станциях. К наиболее распространенным относят аксиальные гидронасосы поршневого типа.

Содержание статьи

Принцип работы и устройство насоса

Аксиальный насос поршневого типа – это техническое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в энергию движущейся жидкости. Его специфика заключается в рабочих камерах, выполненных в виде расточек в цилиндрическом блоке. При этом они располагаются параллельно шаровой оси и поршням с подпятниками.

Принцип работы аксиально-поршневого насоса можно посмотреть на иллюстрации

Все аксиально-поршневые гидронасосы состоят из:

  • Поршней или плунжеров, входящих в состав цилиндрического блока;
  • Шатунов;
  • Ведущего (основного) вала;
  • Опорного диска;
  • Распределительного механизма.

Принцип действия основывается на движении ведущего вала и его воздействии на специальный цилиндрический блок. При этом поршни перемещаются вдоль оси блока, создавая возвратно-поступательные движения. Вследствие таких движений в цилиндрах происходит последовательное всасывание и выталкивание рабочей жидкости.

Преимущества и недостатки использования

Аксиальные поршневые гидронасосы используются значительно чаще, нежели радиально-поршневые и паровые модели. Это связано с компактными размерами и высокой производительностью аксиального оборудования. Небольшие размеры рабочих деталей позволяют добиться малого момента инерции. При этом во время работы оборудования можно отметить довольно высокую частоту вращения.

Аксиально-поршневой мотор работает с частотой в диапазоне от 600 до 4 тыс. оборотов в минуту.

Кроме того, в отличие от паровой модели, поршневые позволяют регулировать объем, направление и силу подачи энергоносителя в системе. Вместе с тем устройства могут работать в условиях повышенного гидравлического давления. Они отличаются высокой работоспособностью даже при давлении в пределах 40 мПа, в то время как радиально-поршневое оборудование может корректно работать лишь при 30 мПа.

Среди достоинств аксиально-поршневых насосов следует отметить длительный срок службы

К недостаткам устройств относят:

  • Неравномерную подачу и расход воды;
  • Большую пульсацию во время работы гидромотора;
  • Чувствительность оборудования к загрязненной рабочей среде;
  • Высокий уровень шума (в сравнении с шестеренными и пластинчатыми агрегатами).

Кроме того, оборудование такого типа отличается достаточно высокой стоимостью. Неправильная эксплуатация может привести к серьезным поломкам. Устранить их будет нелегко из-за непростой конструкции насосов.

Виды гидронасосов аксиально-поршневого типа

В различных установках используются насосы различного типа. Классификация оборудования на виды выполняется относительно его устройства. Так, в зависимости от типа поршня выделяют плунжерный, жидкостный поршневой и диафрагменный.

В зависимости от вида передачи движения все аксиальные насосы делятся на:

  1. Устройства с наклонным цилиндрическим блоком. Используются в объемных гидроприводах машинах, работающих в открытых гидросистемах.
  2. Модели с наклонным диском. Предназначены для использования в объемных гидроприводах (ГСТ), работающих по закрытой схеме.

Кроме того, все аксиальные гидравлические устройства поршневого типа делятся на регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые модели позволяют менять объем подачи энергоносителя за счет изменения угла наклона оси цилиндров или диска к оси вала. Нерегулируемые позволяют менять лишь направление вращения вала, а значит, и направление подачи энергоносителя.

Гидронасосы аксиально-поршневого типа время от времени следует чистить и менять детали, которые подвергаются износу

На тип насосного оборудования влияет также его конструктивная схема.

Так, двигатель может быть оборудован силовым карданом или двойным несиловым карданом. Отдельно выделяют модели бескарданного типа и насосы, работающие по схеме точечного касания поршней наклонного диска. Наиболее надежными в эксплуатации и простыми в изготовлении являются устроенные по бескарданному принципу.

Рекомендации и критерии выбора

Для того чтобы правильно подобрать поршневой насос, необходимо учитывать его сферу применения и будущие условия использования. Так, для работы в экстремальных условиях, связанных с гидравлическими толчками, подойдут насосы высокого давления. Регулируемый поршневой гидронасос станет идеальным выбором для установки в миниэкскаваторах, различных приводных валах и рабочих портах. Нерегулируемые модели, как правило, выбирают для установки на коробку отбора мощности в автокранах, коммунальных машинах и другой спецтехнике.

Выбирая между насосом с наклонным блоком и устройством с наклонным диском, следует учитывать:

  1. Размеры оборудования. Благодаря отсутствию громоздкого подшипникового узла и консольного вала насосы с наклонной дисковой частью являются более компактными.
  2. Срок службы. При одинаковых условиях дисковые будут работать дольше устройств с наклонным блоком на 3-5 тысячи часов.
  3. КПД. Более эффективными считаются машины с наклонным блоком. При этом насосы с наклонными дисками уступают им всего на 2%.
  4. Требования к рабочей жидкости. Устройства с наклонными блоками требуют более вязкую рабочую среду (в районе 15-25 мкм), устойчивую к повышению темпера­тур.
Чтобы правильно выбрать аксиально-поршневой насос, нужно посмотреть обучающее видео и посоветоваться с продавцом

Кроме того, важно знать, что насосы с наклонной дисковой частью отличаются низким числом деталей повышенной точности и расходом металла на единицу продукции. Это имеет огромное значение при самостоятельном изготовлении оборудования.

Аксиально-поршневые устройства с наклонным диском легче делать своими руками, чем оборудование с наклонным блоком.

Это объясняется тем, что модели с наклонным блоком оборудуются более сложной и развитой поршневой группой. Кроме того, в таких устройствах присутствуют различные синхронизирующие устройства.

Поршневые аксиальные насосы нашли сегодня широкое применение во многих сферах бытового хозяйства и промышленности. Они отличаются высокими эксплуатационными показателями, среди которых можно выделить их долговечность, высокую производительность и компактные размеры. Существует несколько видов аксиальных гидронасосов. На выбор оборудования влияют его технические характеристики и область применения.

Аксиально-поршневые насосы.

Аксиально-поршневые и аксиально-плунжерные насосы



В объемных гидроприводах наряду с шестеренными широко используют роторные аксиально-поршневые насосы, которые без переделок можно с успехом использовать и в качестве гидромоторов.
Кинематической основой таких гидромашин служит кривошипно-шатунный механизм, в котором цилиндры перемещаются параллельно (аксиально) один другому, а поршни движутся вместе с цилиндрами и одновременно из-за вращения вала кривошипа перемещаются относительно цилиндров. Рабочие камеры у таких насосов образованы поверхностями цилиндров и поршней, оси которых параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45°. Если указанный угол превышает 45°, то такие насосы относят (согласно определениям ГОСТ 17398-72) к радиально-поршневым насосам.
К этому типу гидравлических машин относятся и аксиально-плунжерные насосы, в которых функцию нагнетателя выполняет плунжер, т. е. поршень маленького диаметра.

Аксиально-поршневые и аксиально-плунжерные гидромашины выполняют по двум основным схемам: с наклонным диском и с наклонным блоком цилиндров. Наибольшее распространение получили насосы с наклонным диском (рис. 1).

Насос состоит из корпуса (на рисунке не показан), блока цилиндров с поршнями 2, наклонного диска 3, выполненного в виде упорного подшипника качения, неподвижного торцового распределителя 5. Поршни 2 пружинами 6 постоянно поджаты к наклонному диску.
Вал 4 насоса передает вращение блоку 1 от приводного электродвигателя. Рабочие камеры насоса образованы поверхностями цилиндрических расточек (цилиндров) блока 1 и торцами поршней 2.

Для подвода и отвода жидкости в распределителе 5 выполнены дугообразные пазы В всасывания и Н нагнетания, которые отверстиями 7 и 8 соединены соответственно с всасывающим и напорным трубопроводами.
При вращении блока 1 рабочие камеры попеременно сообщаются с пазами В и Н распределителя.

Если наклонный диск 3 установить под некоторым углом к оси I-I, то при вращении блока 1 поршни 2 будут совершать возвратно-поступательное движение в расточках, что приведет к периодическому изменению объемов рабочих камер насоса. При вращении вала, например, по часовой стрелке, рабочие камеры, находящиеся слева от вертикальной оси распределителя и сообщающиеся с пазом В, увеличивают свой объем.
В этих камерах образуется вакуум и за счет разности давлений жидкость из бака насосной станции заполняет камеры — происходит процесс всасывания.
Одновременно, рабочие камеры, находящиеся справа от оси распределителя и сообщающиеся с пазом Н, уменьшают свой объем. Поршни в этих камерах оказывают силовое воздействие на жидкость, что приводит к росту давления, и вытесняют ее в напорный трубопровод — происходит процесс нагнетания.

Изменяя угол наклона диска за счет его поворота относительно оси II-II, можно изменять производительность насоса. При этом если диск 3 установлен перпендикулярно оси I-I, движение поршней 2 в цилиндрах прекратится, и производительность насоса будет равна нулю.
Наклон диска в другую сторону приводит к изменению направления потока жидкости, то есть приведенная на рисунке 1 схема позволяет создать регулируемый и реверсируемый насос.

Теоретическая производительность аксиально-поршневого насоса определяется по формуле:

Qm = πd2(D tg β zn)/4,

где:
d — диаметр поршня;
D — диаметр окружности блока, на которой расположены оси цилиндров с поршнями;
β — угол наклона диска;
z — число поршней в блоке;
n — частота вращения блока (обычно равна частоте вращения вала приводного электродвигателя).

Рабочие характеристики и параметры аксиальных насосов определяются по алгоритмам и формулам, описаным в разделе объемные насосы.

***



Область применения аксиально-поршневых насосов

Аксиально-поршневые насосы нашли применение в гидроприводах, работающих при давлении жидкости до 20 МПа. Их устанавливают, например, в гидросистемах экскаваторов и другого горного оборудования, бульдозеров, в гидроприводе металлообрабатывающих станков, асфальтовых катков, дорожной и строительной техники, самолётов.

Такого типа насосы используют в приводах оборудования большой мощности (до 60 кВт). Небольшие радиальные размеры насосов позволяют эксплуатировать их при частотах вращения ротора до n = 25 с-1 высоким (до 85%) КПД.
Тонкость фильтрации масла должна быть не хуже 25 мкм (с целью повышения ресурса предпочтительна фильтрация с тонкостью 10 мкм).

Достоинства аксиально-поршневых насосов:
  • способность создавать высокие рабочие давления в гидроприводе;
  • возможность плавно и в широких пределах регулировать рабочий объем и объемную подачу;
  • в сравнении с радиально-поршневыми насосами аксиально-поршневые допускают более высокую частоту вращения;
  • компактность, высокий КПД при большом давлении;
  • сравнительно малая инерционность (момент инерции вращающихся масс);
  • меньшие радиальные размеры, масса и габариты;
  • значительная энергоемкость на единицу массы (в некоторых высокооборотных конструкциях до 12 кВт/кг);
  • удобство монтажа, обслуживания и ремонта.
Недостатки аксиально-поршневых насосов:
  • сложность конструкции и связанная с этим низкая надёжность;
  • высокие требования к обработке поверхностей и подгонке сопрягаемых деталей, что сказывается на высокой стоимости данного типа гидромашин;
  • необходимость в тонкой фильтрации рабочей жидкости;
  • значительные пульсации подачи (для насосов) и расхода (для гидромоторов), что приводит к скачкам давления в гидросистеме.

***

***

Роторные радиально-поршневые насосы



инженер поможет — Аксиально-поршневой насос

 

Большее распространение получил вид аксиально-плунжерного насоса.

Аксиально-поршневые агрегаты не только как насосы, но и гидродвигатели. Например, аксиально-поршневой гидродвигатель применяется для привода звёздочки вращающей гусеницы, или там где устройство представляет собой манипулятор и управляется джойстиком, а так-же часто применяется в авиастроении для перекачки жидкостей и многого другого.

 

  1.  Особенности

Кинематической основой аксиально-поршневых насосов является, так же как и у радиальных насосов, кривошипно-шатунный механизм, где скорость перемещения поршня относительно цилиндра изменяется по синусоидальному закону.

В общем виде работа насоса заключается в поочерёдном увеличении рабочих камер в зоне всасывания во время поворота вала вокруг своей оси, и поочерёдном уменьшении камер при прохождении зоны нагнетания, выталкивая рабочую жидкость из насоса.

Для избегания гидроудара, в момент приближения камер наполненных рабочей жидкостью к окну в которое должно произойти нагнетание, делают канавки направленные в сторону окна, по которым вытесняемая жидкость начинает перетекать в окно нагнетания. А чтобы не создался вакуум, когда камера идёт от окна нагнетания к окну всасывания, делают проточки соединённые с окном всасывания.

 

Рисунок 1. Принципиальные схемы аксиально-поршневых насосов:

1 и 3 — окна; 2 — распределительное устройство; 4 — поршни; 
5 — упорный диск; 6 — ведущий вал; 7 — шатуны; 8 — блок цилиндров
а — с силовым карданом; б — с несиловым карданом; 
в — с точечным касанием поршней; г — бескарданного типа

Существует два типа аксиально-поршневых машин, отличающихся по конструктивному исполнению:

Первый тип это аксиально-поршневая гидромашина с наклонным диском, представлена на рисунке 1 а,б.  Агрегаты такой конструкции предназначены для работы в средне- и тяжелонагруженных режимах.

Второй тип это аксиально-поршневая гидромашина с наклонным цилиндром. Регулировка производительности данного агрегата может осуществляется изменением наклона блока цилиндров в диапазоне около 25 градусов.

Развернув блок цилиндров(или наклонный диск) в противоположную сторону можно осуществить реверс движения рабочей жидкости не переделывая магистрали подходящие к машине.

  1.  Характеристики и их влияние

Аксиально-поршневые насосы требуют прецизионной обработки, которая даёт некоторые преимущества. Во первых позволяет снять с агрегата давление рабочей магистрали на уровне 35-40Мпа, что превосходит по давлению радиально-плунжерные и лопастные. По вторых, из-за маленьких зазоров объёмные потери такого насоса составляют всего 3-5% рабочей жидкости.

Рабочие диапазоны вращения данного насоса 500-4000 оборотов в минуту.

Ещё можно отметить компактность и малый вес по сравнению с другими конструкциями поршневых насосов. Малые детали и расположение камер вдоль приводного вала дают меньшие вибрации и низкую инерцию.

Регулировка производительности может осуществляться в процессе работы агрегата.

Данный насос также имеет ряд недостатков, вызванных конструкцией.

Первый недостаток это высокая цена, из-за прецизионной обработки деталей. Отсюда вытекает также необходимость отфильтровывать рабочую жидкость до фракции примесей не более 10мкм, во избежание поломки в следствии повышенного износа или заклинивания.

Конструкция является довольно сложной, и требует высокой квалификации ремонтного персонала.

Также в процессе работы насоса наблюдается высокая пульсация рабочей жидкости в магистрали.

 

 

 

 

  1.  Анализ фирм производителей

Запрос на поисковом сайте выдал на вскидку несколько отечественных производителей гидравлических насосов и машин, в частности в каталогах этих компаний присутствовало большое количество моделей аксиально-поршневых насосов.

А) АР ГИДРАВЛИКА, отечественное предприятие, выпускающее насосы с наклонным диском (расход 42-105 л при 1400об/мин) и наклонным блоком (расход 61-162 л при 1000об/мин), рабочее давление 40 МПа.

Б) ГИДРОПРОЕКТ, отечественное предприятие, выпускающее насосы с наклонным диском (расход 56-200 л /мин), рабочее давление 32 МПа.

В) psm-hydraulics — отечественное предприятие, выпускающее нерегулируемые насосы с наклонным диском  и наклонным блоком, рабочее давление 40 Мпа, а так же ряд регулируемых.

Г) SamHydraulik– итальянская компания, ведущий производитель гидравлического оборудования, работает на международном рынке более 30 лет. В линейку выпускаемой продукции также входят аксиально-поршневые моторы и насосы (расход от 36,4-540 л/мин, двление 430 бар, пиковое 480).

Учитывая политику импортозамещения в нашей стране, в списке подавляющее большинство производителей отечественные. Но даже если сравнить с продукцией итальянского производства, видно что отечественные производители практически не уступают по производительности и рабочему давлению. Ещё несколько плюсов в поддержке отечественных товаров заключаются в том, что всегда имеются запчасти для проведения ремонта оборудования, а так-же цена на нашу продукцию ниже чем на зарубежные аналоги.

  1.  Конструктивные схемы и типовые рабочие характеристики

Как видно из рисунка 1, насосы отличаются в выборе рабочей схемы. Существует 4 типовые схемы по принципу которых строятся аксиально-поршневые насосы.

— Схема первая (рис.1а). Приводной вал соединяется с наклонным диском через силовой кардан, передающий вращение. При таком соединении диск и поршни соединяются специальными шатунами.

— Схема вторая(рис.1б). В этом случае синхронизация вращения происходит через двойной кардан, который максимально разгружается за счёт более пологого угла. В таком случае приводной вал вращается вместе с диском.

— Схема третья (рис.1в). Особенность этой схемы в том, что от наклонного диска к поршням не идут никакие шатуны и нет никаких карданов. Работа заключается в нажатии диском на поршни в местах касания. Для обеспечения работоспособности данного способа, в цилиндры вкладывают пружины, которые отводят поршень назад до касания с диском. Простая конструкция

— Схема четвёртая (рис.1г). Данная схема работает за счёт соединения диска с поршнями через шатуны и шайбы. Блок при такой конструкции отклонён в среднем на 25 градусов.  Величина подачи зависит только от хода поршней, регулировка которых осуществляется изменением наклона блока цилиндров.

  1. Испытания

Насосы и гидромотроы в обязательном порядке подвергают испытаниям на гидростенде. Во время проверки выясняют такие параметры как: мощность, кпд, уровень шума, наработку моточасов на отказ.

Срок службы зависит от режима эксплуатации — от давления жидкости и частоты вращения. На практике доказано что при номинальном давлении и чистой рабочей жидкости наработка составляет тысячи моточасов. При увеличении частоты вращения против номинального долговечность снижается примерно пропорционально повышению частоты вращения. Срок службы увеличивается в несколько раз при снижении давления против номинального. Так, при увеличении давления против номинального значения на 25 % частота вращения для сохранения нормальной долговечности должна быть снижена примерно в 2 раза.

При испытаниях было установлено следующее:

При проверке на стенде аксиально-поршневой агрегат с конструкцией наклонного блока отработал 10 тысяч часов при давлении 32 мегапаскаля.

Отмечается небольшая разница в показаниях моторесурса аксиально-поршневых агрегатов с наклонным диском. При равных условиях такой агрегат отработал на 3 тысячи часов больше чем агрегат с наклонным блоком.

КПД аксиально-поршневого насоса с наклонным диском составляет 0,90.

В то время как насос с наклонным блоком выдаёт КПД в районе 0,93, потому что в таких агрегатах наблюдается минимизация явления кавитации, по сравнению с другими вариантами.

Уровень шума примерно 80-90 Дб.

  1. Возможные неисправности

При появлении сильного шума, плавающих оборотов, снижения давления гидросистемы имеет место износ деталей. Грязная рабочая жидкость при продолжительной работе может откладываться на рабочих поверхностях и привести в дальнейшем к заклиниванию, либо послужить мелким абразивом и усилить износ трущихся частей.

В таком случает ремонт будет сложным и дорогостоящим, и долгим по времени из-за прецизионных деталей. Целесообразнее сразу устанавливать новое изделие.  Компания psm-hydraulics представляет отдельно в своей линейке аксиально-поршневые насосы картриджного типа для легкой замены. 

Аксиально поршневой насос

Как работает  аксиально — поршневой насос

Этот тип насосов работает по принципу гидравлической машины и в них движение жидкости приводит в движение механическую часть. Они могут работать как в прямом, так и в обратном направлении, то есть, если жидкость будет подаваться внутрь насоса, будет вращаться вал. Эта способность оказалась очень востребованной как для применения в быту, так и в промышленной сфере, например, в бульдозерах или катках – асфальтоукладчиках.

Схематическое расположение основных элементов насоса

Как видно по схеме, принцип его работы основан на том, что у рабочих камер меняется объем, который и производит движение воды. При увеличении камеры во время движения поршня вода всасывается, при уменьшении вода проходит через слив в трубу и далее по назначению. Сами поршни, работают по принципу кривошипно – шатунного узла, то есть  через вал, который имеет вращательное движение, они переходят в возвратно – поступательные. Как видно на схеме, поршни находятся параллельно валу, движения их имеют название аксиальные, что и дало название насосу.

Принцип работы аксиально – поршневого насоса нерегулируемого  и регулируемого

Принципиальная схема насоса аксиально — поршневого нерегулируемого

Если мы имеем нерегулируемый вид аксиально – поршневого насоса, его обычно изготавливают с наклонным диском, который показан на схеме и с наклонным блоком. Применяются для гидроприводов большого объема. Это комбинация закрытого типа, которая состоит из гидравлического мотора и собственно насоса. Применяются, как видно из названия, в гидравлических приводах хода автомашин. Это могут быть как сельскохозяйственные машины, например, комбайны, так и в дорожно – строительной технике, например, дорожных уплотнителях.

Рабочий объем и поток жидкости регулируются при помощи поворота наклонного диска. В первом случае при помощи изменения угла его наклона, во втором случае при наклоне вправо – влево.

Нерегулируемый насос с наклонным диском

Здесь ось блока изготовлена таким образом, что бы она совпадала с осью центрального вала.

При втором виде нерегулируемых насосов мы имеем  изогнутую конструкцию, чем обеспечивается движение, называемое в технике возвратно — поступательным. Здесь вместо диска узел цилиндров или блок наклонён к оси самого вала и этот угол можно менять в процессе регулировки.

Нерегулируемый аксиально — поршневой насос имеющий наклонный блок, схематичное изображение

По обозначению:

  • 1 – вал;
  • 2 –подшипники;
  • 3 – наклонный блок;
  • 4 – поршни;
  • 5 – распределительный диск;
  • 6 – пазы всасывания и нагнетания.

Этот вид нерегулируемых насосов, которые изготавливаются с наклонным блоком, достаточно востребованы. Такие насосы имеют объем камер постоянного размера и при установке заданной частоты вращения выдают постоянный расход жидкости. Их в основном устанавливают в редукторах, которые устанавливаются в грузовых автомобилях на специальные механизмы, которые работают на отборе мощности в коробке передач. Также их устанавливают в бетононасосах, работающих на автомобилях, в различного вида подъемниках типа кранов, погрузчиках.

Очень много их установлено на городской  автотехнике для уборки улиц и дворов, в технике для ремонта дорог, в технике для сельского хозяйства и для обработки леса.

Аксиально — поршневой насос нерегулируемый

Они могут иметь различную конструкцию валов и фланцев, при этом небольшие и компактные с высокой угловой скоростью.

Но цена из достаточно высокая, ввиду небрежного отношении они могут часто выходить из строя, много потребляют энергии. Это их минусы.

Второй вид насосов также имеет два вида конструкции, с наклонным диском и с наклонным блоком. аксиально поршневой насос Принцип работы аксиально – поршневого насоса

Пример регулируемого насоса с наклонный диском, простая схема
  • 1 – прочная пружина, которая двигает диск;
  • 2 – непосредственно наклонный диск;
  • 3 – плунжер, который подталкивает диск в противовес пружине.

В таких насосах специально предусмотрена возможность регулировки объема рабочей камеры при помощи управления, которое  меняет в первом случае, наклон шайбы, во втором случае при помощи откручивания – закручивания винта, как показано на схеме.

Регулируемый аксиально — поршневой насос с наклонным блоком

1 – блок, который меняет свой угол наклона при помощи винта 2.

Нужно знать, что чем больше угол, тем больше жидкости поступает.

Такие насосы имеют применение в различных термопластавтоматах, в  их гидравлической системе, также в различного вида оборудовании, обрабатывающем изделия при помощи кузнечных прессов и прессовом оборудовании для гибки и резки деталей и прочее.

Как купить аксиально – поршневой насос

Выбор таких насосов действительно большой. Предприятия, выпускающие этот вид продукции, для простоты выбора, имеют каталог на те виды аксиально — поршневвых насосов, которые у них выпускаются.

В нем отображены виды насосов, например, регулируемые, нерегулируемые, их технические характеристики, места применения и размеры насосов и их объем рабочей камеры.

Например, возьмём ростовский завод «Энергоагрегат». Он выпускает в числе других насосов и аксиально – поршневые, как регулируемые, серии НА 74М, всего 15 наименований со своими характеристиками, касающихся не только цифровых данных, но и имеющих различный способ регулировки подачи жидкости, рабочей схемой внутреннего устройства.

Посмотреть каталог можно по ссылке.

Кроме того, можно посмотреть каталог от компании Parker.

И такой вид насосов, как нерегулируемый аксиально-поршневой насос, тип K60N.

Сдвоенный аксиально поршневые насос работает как два насоса в тандеме

Кроме того, каталоги продукции имеют все большие  оптовые склады и магазины, занимающиеся продукцией такого типа. Если это официальный дилер на продукцию от производителя,  цена  на аксиально поршневые насосы  может быть даже на несколько процентов ниже, чем непосредственно  покупать у производителя, тем более, что покупать вы будете один, от силы два насоса.

Иногда существует необходимость приобрести сдвоенные аксиально поршневые насосы. Такие насосы, например компания Bosch Group выпускает регулируемые виды этих узлов, например A8V0 выпускается с наклонным блоком, который можно устанавливать прямо на дизельный двигатель. Он имеет общий вариант всасывания и отдельную регулировку мощности для каждого отсека. Их можно выбрать по следующему каталогу.

Какой насос лучше выбрать

Выбирая между  насосом с наклонным диском или наклонным блоком, нужно сравнить некоторые их характеристики, так как производительность аксиально поршневого насоса зависит от его типа.

Самыми основными характеристиками для этого вида гидроузлов являются:

Размер насоса и его вес. Если выбираем более компактный узел, нужно отдать предпочтение варианту с наклонным диском. У него нет комплекта подшипников, а также вала, блока наклона, которые влияют на размер и вес.

Обычно, чем меньше деталей в узле, тем его проще изготавливать, тем он дешевле и тем он дольше служит, поэтому для обеспечения этих характеристик также выбираем тип узла с наклонным диском. Он работает на 30% дольше, чем с наклонным блоком.

Если выбирать узел, который, имеет меньшие потери мощности, узел с наклонным блоком  имеет больший процент полезного действия, 90 -92% против 88-90% у наклонного диска. По угловой скорости предпочтение можно отдать гидроузлам с наклонным блоком, также как и по величине всасывания и подачи жидкости, так как объемы камер не имеют потерь.

Этот же вариант исполнения гидроузла может отлично работать как я вязкой жидкостью, так и с обыкновенного свойства. Выбираем этот тип для работы преимущественно для переменных нагрузок, тогда как для постоянных нагрузок выбираем узел с наклонным диском. Такой узел также лучше работает и при повышенной вибрации.

 В зависимости от условий работы выбираем наиболее подходящий тип насоса.

 Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению  подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:

     +7(499)403 39 91  

   

  Доставка подшипников  по РФ  и зарубежью.

  Каталог подшипников на сайте themechanic.ru

 

 

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
tel:+7 (495) 646 00 12
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Внимание покупателей подшипников

Уважаемые покупатели, отправляйте ваши вопросы и заявки по приобретению подшипников и комплектующих на почту или звоните сейчас:
tel:+7 (495) 646 00 12
[email protected]
Доставка подшипников по РФ и зарубежью.
Каталог подшипников на сайте

Аксиально поршневые гидромоторы принцип действия. Как работает гидромотор. Многотактные аксиально-поршневые гидромоторы

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Практическая работа

Тема: Гидравлические двигатели.

Содержание отчета

Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор гидромашины приходит во вращение. Под действием центробежной силы пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. Объём одной из полостей постепенно увеличивается, а одновременно с этим объём другой полости постепенно уменьшается.

Основные характеристики гидромоторов

Смещение двигателя относится к объему жидкости, необходимой для вращения вала двигателя через один оборот. Наиболее распространенные единицы перемещения двигателя составляют 3 или 3 см на оборот. Гидравлическое перемещение двигателя может быть фиксированным или переменным. Двигатель с фиксированным рабочим объемом обеспечивает постоянный крутящий момент. Регулирование количества входного потока в двигатель изменяет скорость. Двигатель с переменным рабочим объемом обеспечивает переменный крутящий момент и переменную скорость.

Данный вид гидромашин чаще используется в режиме гидромотора, чем в режиме насоса. В том числе, широкое распространение получили высокомоментные радиально-плунжерные гидромоторы, в качестве которых используются радиально-плунжерные или радиально-поршневые гидромашины многократного действия. Гидромашина многократного действия — это такая гидромашина, у которой процесс всасывания и нагнетания за один оборот вала гидромашины осуществляется несколько раз. Показанные на рисунках гидромашины являются гидромашинами однократного действия. По конструктивному исполнению гидромашины выполняют как с поршнями, направленными от центра гидромашины, так и поршнями, направленными к центру гидромашины.

При постоянном входном потоке и постоянном давлении изменение смещения может изменять соотношение крутящего момента для соответствия требованиям нагрузки. Выход

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *